Variación de propiedades dinámicas de la Torre Central debido a factores sísmicos

Abstract

Estudios recientes han demostrado que las propiedades dinámicas de diversas estructuras varían en función de las características de las acciones como de las condiciones ambientales. Evaluar e identificar estas variaciones son fundamentales para establecer el estado de salud de la estructura e identificación de un deterioro o daño. En el presente trabajo se estudia la variación de las propiedades dinámicas de la Torre Central de la Facultad de Ciencia Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile debido a factores sísmicos. Este edificio posee un sistema de monitoreo continuo de sus vibraciones a partir de las cuales es posible estimar su propiedades dinámicas. Para lograr dicho objetivo se realizan dos grandes tareas: primero, el desarrollo de un procedimiento semiautomático para la obtención de registros sísmicos a partir de los datos proporcionados por el sistema de monitoreo de la Torre Central. Segundo, el procesamiento de los sismos, los cuales se realizan mediante MOESP (Multivariable Output-Error State sPase), método de identificación de sistemas basado en el manejo y descomposición de matrices de datos de observación, con el fin de obtener un modelo de espacio estado del sistema. Este procesamiento, y posteriores análisis, también es realizado por ventanas de tiempo en los registros sísmicos, con la finalidad de considerar el efecto no-lineal de la estructura. En el análisis de resultados se presenta un hecho interesante, ya que dentro de los datos recolectados está la respuesta del edificio durante el terremoto del 27 de Febrero del 2010 (27F), evento en el cual sufrió daño. Por esta razón, los análisis realizados están separados en dos grupos: antes y después del 27F. Dentro de estos análisis se presenta el estudio de la evolución temporal de parámetros dinámicos y el comportamiento de éstos en función de la amplitud de respuesta sísmica, representados por las variables raíz media cuadrática (RMS) y aceleración máxima del terreno (PGA). Dentro de los principales resultados, se observa una disminución permanente en el valor de las frecuencias de todos los modos identificados después del 27F, la cual varía entre un 8% y un 16%, mientras que el amortiguamiento no presenta grandes cambios. Siguiendo la misma línea, tomando los valores obtenidos durante el 27F, se observa una disminución en la frecuencia entre un 9% y un 33%, y entre un 5% y un 21%, para los valores antes y después del 27F, respectivamente. Para el caso de amortiguamientos, por el contrario, se observa un aumento entre un 17% y un 85%. Otro resultado interesante es la correlación observada entre los parámetros dinámicos y la amplitud de la respuesta sísmica, tanto para RMS como para PGA. En ambos casos, las frecuencias presentan una disminución en función del aumento del parámetro de observación y lo contrario ocurre para los amortiguamientos. En casos de no daño variaciones del 2% para frecuencia y entre 15% y 40% para amortiguamiento son típicas.